Тема проекта: Исследование питьевой воды местности, где я живу.
Цель: исследовать питьевую воду местности, где я живу.
Задачи:
1) Выяснить жесткость питьевой воды.
2) Рассмотреть способы устранения жесткости воды.
Гипотеза исследования: Жесткость воды можно и нужно регулировать.
План исследования:
1) Мягкая и жесткая вода.
2) Временная и постоянная жесткость воды.
3) Способы изменение жесткости воды.
Исследование:
Вода, прежде чем попасть в колодец или водопроводную сеть, просачивается сквозь почву и насыщается в ней растворимыми солями.
Природные воды содержат сульфаты и бикарбонаты кальция и магния, т.е. катионы $Ca^{2+}$ и $Mg^{2+}$, анионы $SO_{4}^{2-}$ и $HCO_{3}^{-}$. Вода, в которой содержание ионов $Ca^{2+}$ и $Mg^{2+}$ незначительно, называется мягкой, вода с повышенным их содержанием − жесткой.
В моем регионе по последним данным вода является жесткой. Для питья рекомендуется изменять жесткость воды. Это можно сделать различными способами.
При кипячении жесткой воды бикарбонаты разлагаются, образуя нерастворимые карбонаты, например:
$Ca^{2+} + 2HCO_{3}^{-} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O + CO_{2}↑$
Карбонаты осаждаются, и жесткость воды уменьшается. Жесткость, вызываемая содержанием в воде бикарбонатов кальция и магния, называется карбонатной или временной. Жесткость, обусловленная присутствием прочих солей кальция и магния и сохраняющаяся после кипячения воды, называется некарбонатной или постоянной.
Для понижения жесткости воды применяют различные методы. Перед направлением в паровой котел воду предварительно нагревают, чем устраняют временную жесткость. Для питания котлов высокого давления в настоящее время часто применяют перегнанную (дистиллированную) воду. Для понижения жесткости воды используют химические методы, приводящие к переводу ионов кальция и магния в состав нерастворимых солей, обычно в карбонаты.
Карбонатную жесткость устраняют добавлением известкового молока:
$Ca(HCO_{3})_{2} + Ca(OH)_{2} = 2CaCO_{3}↓ + 2H_{2}O$
Некарбонатная жесткость устраняется добавкой соды:
$CaSO_{4} + Na_{2}CO_{3} = CaCO_{3}↓ + Na_{2}SO_{4}$
Природную воду, содержащую ионы кальция $Ca^{2+}$ и магния $Mg^{2+}$, можно смягчить, освободить от этих ионов, заменив их, например, ионами натрия, при помощи ионообмена. Для этого воду на станциях водоочистки пропускают через ионнообменную колонку с катионитом, содержащим подвижные ионы $Na^{+}$.
Выводы: Жёсткую воду перед употреблением целесообразно умягчить. Наша вода, применяемая для питья, легко умягчается кипячением.
Список литературы:
1) В. И. Аксенов, Химия воды; Аналитическое обеспечение лабораторного практикума, 2014 г, 142
2) Барагузина, В.В. Общая и неорганическая химия: Учебное пособие / В.В. Барагузина, И.В. Богомолова, Е.В. Федоренко. − М.: ИЦ РИОР, 2017. − 272 c.
3) Богомолова, И.В. Неорганическая химия: Учебное пособие / И.В. Богомолова. − М.: Альфа−М, НИЦ ИНФРА−М, 2016. − 336 c.с.